專利名稱：卷筒紙印刷機中改進的防纏繞裝置的制作方法
本申請是申請日為1994年10月21日、流水申請?zhí)柺?8/327905的未結案申請的部分延續(xù)，該未結案申請是流水申請?zhí)枮?8/036928、申請日為1993年3月25日、現(xiàn)在是US5398610號專利的延續(xù)。
總體而言，本發(fā)明涉及一種卷筒紙控制機構。具體地說，本發(fā)明涉及一種用于加強所述的卷筒紙控制機構的流體桿系統(tǒng)。當卷筒紙斷裂而使得從印刷機組排出的運行的卷筒紙完全失去張力時，該卷筒紙控制機構保護印刷機的印刷機組不受損壞。本發(fā)明特別適用于熱固型廣告印刷市場，其中印刷品被送到干燥器和致冷設備處。
在典型的印刷機組中，印刷品從印刷機組排出后，被向下游送入到一個后置有致冷設備的干燥器中。當卷筒紙在印刷機下游如干燥器或致冷設備中發(fā)生斷裂時，問題出現(xiàn)了。
卷筒紙斷裂時，卷筒紙可能會返回到印刷機中并和壓印滾筒纏繞在一起。具體地說，正在印刷的卷筒紙的端頭會纏繞并損壞橡皮滾筒，導致機器開印前的準備時間過長以及橡皮布成本很高。當操作人員甚至還未意識到卷筒紙斷裂時，這一問題特別嚴重。
已有技術提出了幾種解決方案。一個方案是，在干燥器或/和致冷設備中設置探測卷筒紙斷裂的探測器。該探測器可以是空氣式、紅外線式、光電管式、觸點式、超聲波式或其它類型，它們能夠探測出卷筒紙斷裂并將這樣的信號供給一個使印刷機停轉的電路。但是，印刷機的運行速度可能是1000-3000英尺/分。壓印滾筒不能急停，只能經過一段時間如10秒后間歇地減速。在這段時間內，許多印刷品可能從印刷機中排出，由于它們纏繞在印刷機組中而對橡皮布造成損壞。
為了減輕所述問題，一種已有技術裝置中使用了不僅產生停機信號而且啟動斷裁刀件或其它用于卷筒紙的切斷機構的卷筒紙斷裂探測器。最好將該卷筒紙切斷機構安置在干燥器前以便減少無張力的卷筒紙的數(shù)量。但是，由于印刷機停轉前的時間耽擱，仍然存在無張力的卷筒紙返回印刷機組并纏繞橡皮滾筒的可能。
在已有技術的卷筒紙斷裂探測器中，卷筒紙斷裂探測器是通過機械、光學、或電子探測的，它啟動印刷機組下游的剪切機構并且關閉印刷機組以防止剩余的印刷品從印刷機中排出。在從卷筒紙斷裂到印刷機關閉這段時間間隔內，已印刷的紙還在繼續(xù)送出。但是，由于卷筒紙斷裂而使印刷品中無張力，所以卷筒紙將會與橡皮滾筒和壓印滾筒纏繞在一起并且可能在橡皮滾筒中纏繞橡皮布。橡皮滾筒上的橡皮布通常本身易受損，其也可能受壓或受到其它傷害。當上述情況發(fā)生時，橡皮布不得不更換，這是很昂貴的。橡皮滾筒有時也不可拆卸。因此，將印刷過的纏繞著的卷筒紙從橡皮布和相關的滾筒上清除并且隨后去除舊橡皮布更換新的橡皮布，這樣做即費時又費事。上述步驟很費時并且導致機器印刷前的準備時間很長。
人們已經多次試圖克服印刷過程中與印刷品斷裂相關的問題。
另一個提案是不需要卷筒紙切斷機構。在US4846060-普羅克特(Proctor)的“印刷用卷筒紙的張緊系統(tǒng)”專利一文中描述了上述已有類型的實驗。這種已有類型的實驗包括使用至少一對設置在印刷機組下游并緊接在干燥器前面的常稱之為防纏繞輥的輥。這對輥通常分別設置在正在印刷的卷筒紙的上側和下側。正常運轉時輥被隔開而不與卷筒紙接觸。一旦發(fā)現(xiàn)標志卷筒紙可能或已經斷裂的卷筒紙擾動狀況，就起動一個使在卷筒紙兩側的輥沿卷筒紙寬度方向朝該輥間的卷筒紙合攏的機構。該對輥的轉速與印版滾筒的速度同步。這樣，卷筒紙上保持有張力，卷筒紙不會纏繞印刷滾筒。雖然卷筒紙被導向地面而造成一定數(shù)量的紙張損失，但就與纏繞橡皮滾筒相關的問題和損耗而言，上述損失很小。
US4549485專利“印刷機中的卷筒紙夾持裝置”中描述了另一個已有技術方案。在該已有技術裝置中，該對輥設置成使斷裂的卷筒紙纏繞在位于印刷機下游側的滾筒上的形式。
當以較低速率如不超過1200-1600英尺/分的速度運轉如US4846060專利及其改進型的已有技術的裝置時，這在商業(yè)領域確實取得了一定的成功。
這種已有技術裝置遇到一個問題，即，很明顯最后一個壓印滾筒和防纏繞輥的速度必須同步，以使上述輥的表面速度相等。由于多種原因如與嚙合、電機、各自的輥徑以及當卷筒紙纏繞在防纏繞輥上時的輥徑變化等相關的問題，很難做到最后一個壓印滾筒與防纏繞輥的表面速度相等。
如果防纏繞輥的表面速度低于壓印滾筒的表面速度，則在壓印滾筒和防纏繞輥之間的區(qū)域內發(fā)生松弛現(xiàn)象。如果松弛產生足夠的積累，松弛的紙張將返回到壓印滾筒上并且與橡皮布纏繞在一起。相反，如果防纏繞輥的表面速度比壓印滾筒的速度快很多，則過大的張力會導致卷筒紙斷裂，使卷筒紙端頭纏繞橡皮布。不管印刷速度如何，該現(xiàn)象都會發(fā)生。
另外，當印刷速度增至1600英尺/分以上時出現(xiàn)嚴重問題。特別是當印刷速度升到3000英尺/分時出現(xiàn)問題。在這種速度下，人們發(fā)現(xiàn)當卷筒紙?zhí)綔y器發(fā)出停機信號后，至少需要大約7秒時間讓印刷機減速停車。從卷筒紙斷裂到實際的壓印滾筒停轉的這段時間內，可能已經有大約300英尺的紙張通過了最后一個印刷進紙輥。沒有防纏繞輥時，卷筒紙斷裂后，壓印滾筒和從印刷機排出的印刷品過度纏繞和糾纏在一起。
當印刷機裝備有如US4846060或/和US4549485專利的防纏繞機構時，還會出現(xiàn)其它問題。所出現(xiàn)的問題是，當隨后的防纏繞輥以一定的速度被纏繞時，該輥徑增大而導致輥速下降并使上述這一對輥無法咬入所有其余的已印刷的卷筒紙。當發(fā)生上述情況時，多余的印刷卷筒紙將返回到印刷機中，這將導致纏繞橡皮滾筒的問題，正如沒有防纏繞輥時所發(fā)生的那樣。
本發(fā)明所指出的問題不僅僅限于斷裂發(fā)生在帶干燥器的印刷機中，斷裂更可能發(fā)生在溫度巨變的環(huán)境中。
另一個與精確探測卷筒紙斷裂相關的問題是由于紙帶顫動問題而發(fā)生假警報(如卷筒紙沒有斷裂時探測出卷筒紙斷裂)的頻率。當卷筒紙在垂直于卷筒紙的方向上移動而經過印刷機和/或卷筒紙斷裂探測器時，紙帶產生顫動。若卷筒紙顫動過大，探測卷筒紙斷裂的探測器就產生卷筒紙斷裂的假信號。人們試圖減輕紙帶顫動問題。這些實驗在塞尼奧(SAINIO)的US4913049和US5056431專利中已經披露。塞尼奧試圖通過一個所謂的BERNOULLI-EFFECT穩(wěn)定儀減輕紙帶的顫動。但是上述穩(wěn)定儀使設備復雜了，這種復雜是不必要的。
也使用了向紙帶噴射空氣的其它裝置。這樣的裝置在奧特卡(OTEPKA)等人的US3448907專利中予以了描述，該專利歸本發(fā)明的受讓人巴爾蒂溫(BALDWIN)所有。在該裝置中，兩個傾斜噴嘴混和空氣并向卷筒紙噴射出空氣。但是，上述傾斜噴嘴結構也使設備不必要地復雜了。
另一個與精確探測卷筒紙斷裂相關的問題是，盡管斷裂的卷筒紙在光學探測器射出的探測光束中顫動，卻不能探測出卷筒紙斷裂。當斷裂的卷筒紙開始顫動時，該探測光束的厚度不足以使斷裂的紙帶全部遮擋住該光束。這樣就阻礙了探測器探測出卷筒紙的斷裂。最終，顫動的卷筒紙有可能全部遮住(因而阻斷)光束，于是起動了卷筒紙斷裂機構。但是探測器已經失去了寶貴的時間而無法更快地探測出卷筒紙斷裂。
一個更復雜的確定進行卷筒紙?zhí)綔y的實驗在考特爾(KOTTERER)等人的US5163371專利和凱特爾(KETTLE)的US5130557專利中予以了描述。在上述專利中，顯示了一個裝置，該裝置有一個連續(xù)探測卷筒紙位置的探測器和一個當卷筒紙斷裂時依靠噴射氣體以沖擊卷筒紙邊緣而使該邊緣離開探測器感應范圍的噴嘴。但是，由于該裝置重點在于向卷筒紙邊緣吹氣并使探測器指向該邊緣，因此這樣的布局要求噴嘴和探測器準確對準卷筒紙邊緣。任何錯誤地對中都將導致該裝置無法運轉。此外，如果使用不同寬度的卷筒紙，噴嘴和探測器必須移動和/或重新對中以使它們對準卷筒紙的邊緣。這些缺點對該裝置連續(xù)運轉造成不必要的麻煩。
本發(fā)明減輕了上述問題。
考慮了以上情況后，本發(fā)明的目的在于，提供一種防止由于已印刷的卷筒紙在印刷機下游發(fā)生斷裂而破壞印刷機壓印滾筒的機構。
本發(fā)明的另一個目的是，提供這樣一種機構，即，當已印刷的卷筒紙移向印刷機下游后可以縮短由卷筒紙的斷裂而導致的開機準備時間和減輕由卷筒紙的斷裂而導致的損壞。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種防止防纏繞輥上的輥徑過大的機構，以避免已印刷的卷筒紙纏繞在壓印滾筒上。
本發(fā)明進一步的目的在于，提供這樣一種機構，即，一旦下游出現(xiàn)卷筒紙斷裂，通過設置一個將斷裂的印刷紙向下引向地面的裝置而防止斷裂的印刷品返回并纏繞到壓印滾筒上。
本發(fā)明的進一步目的在于，提供一種新型改進的防纏繞輥結構，通過在預定的位置沿運行的卷筒紙寬方向束縛卷筒紙而防止斷裂的印刷紙纏繞橡皮滾筒。
本發(fā)明的進一步目的在于，提供一種防止防纏繞輥的橡皮布損壞的機構，上述防纏繞輥不要求壓印滾筒和防纏繞輥的表面速度同步。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種在印刷機高速運轉中防止卷筒紙纏繞壓印滾筒的機構本發(fā)明的進一步的目的是，提供一種當印刷速度在2000-3000英尺/M分范圍內或更高時防止卷筒紙纏繞壓印滾筒的機構。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種同防纏繞輥聯(lián)用的、位于壓印滾筒下游的斷裁刀或剝膜指部件，該部件能夠在預定部位沿卷筒紙寬度方向與卷筒紙接觸，這樣當卷筒紙在防纏繞輥下游斷裂時，防止了斷裂的印刷品由防纏繞輥返回到壓印滾筒上。
本發(fā)明另一個目的是，提供一種與從位于印刷機下游的印刷機組出來的卷筒紙相嚙合的防纏繞輥，這些輥結構相同，運轉時其表面速度可大于壓印滾筒的表面速度，以便讓已印刷的卷筒紙在卷筒紙無斷裂的情況下從印刷機中抽出來。
本發(fā)明進一步的目的是，提供一種設置在印刷機下游的、并聯(lián)有刀片的防纏繞輥，以防止已印刷的卷筒紙纏繞該防纏繞輥。
本發(fā)明另一個目的是，提供一種防纏繞裝置，其中該輥運轉時的輥面速度大于壓印滾筒的表面速度，該裝置包括一個設置在防纏繞輥輥縫中的、用來防止已印刷的卷筒紙纏繞該防纏繞輥的剝膜指部件。
本發(fā)明的另一個目的是，減少卷筒紙斷裂探測中的假信號。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一個加強對卷筒紙的斷裂的光學探測的系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是，提供一種行之有效的提高對卷筒紙斷裂的探測精度的系統(tǒng)。
本發(fā)明其它的目的和優(yōu)點將在隨后的描述中提及并且可在以下的敘述中分別看到；通過從屬權利要求中特別指出的儀器、部件、裝置、系統(tǒng)、步驟和程序來完成和實現(xiàn)上述目的和優(yōu)點。
總體而言，本發(fā)明涉及一種用來在已印刷的卷筒紙斷裂后防止該印刷紙返回到印刷機中而與壓印滾筒特別是橡皮滾筒發(fā)生纏繞的新型的改進系統(tǒng)。具體而言，本發(fā)明涉及一種新型改進的防纏繞輥和帶有該防纏繞輥的裝置，該裝置包括一種用來防止斷裂的卷筒紙纏繞防纏繞輥和用來防止斷裂的卷筒紙返回到壓印滾筒上的機構。
再具體地說，本發(fā)明涉及一種防纏繞的印刷機張緊系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，紙張的一個波動或顫動或卷筒紙的斷裂都將起動所設置的卷筒紙損傷探測器。該探測器連接到一個用來相對移動防纏繞輥的機構上，并且使防纏繞輥的位置由非工作位置(不嚙合)移動到工作位置(嚙合)，在該工作位置防纏繞輥恰好嚙合運行的卷筒紙。該輥有一個橫跨卷筒紙寬度在預定的位置上以縱向線接觸與卷筒紙相嚙合的嚙合機構。該嚙合機構有很多交替設置的環(huán)狀平槽和用來與卷筒紙相嚙合的環(huán)狀凸起的平卡環(huán)部分。設置該輥時使一個輥的槽部與相鄰輥的凸起卡環(huán)對準。本發(fā)明包括一個通過一個將卷筒紙引離輥縫的剝膜刀件而防止已印刷的卷筒紙纏繞防纏繞輥的機構。
本發(fā)明進一步包括與至少一個帶槽的輥上的槽協(xié)同作用以防止卷筒紙纏繞在該輥上的剝膜指部件。該剝膜指的結構是在向外的方向上將卷筒紙引離印刷機組。
本發(fā)明包括已描述和示出的新型部件、結構、布局和組合。
構成說明書一部分的附圖與該說明書一起描述了一個本發(fā)明的實施例，以解釋本發(fā)明的原理。
現(xiàn)在將參照以下附圖詳細說明本發(fā)明，其中

圖1是與典型的多印刷機組的熱固型印刷機聯(lián)接的、已有技術中常用的卷筒紙斷裂探測系統(tǒng)的全景示意圖；圖2是與典型的多印刷機組的熱固型印刷機聯(lián)接的、本發(fā)明的防纏繞裝置的全景示意圖；圖3A是帶卷筒紙擾動探測器的防纏繞裝置的實施例的等角主視圖；圖3B是圖3A所示實施例中用來顯示卷筒紙剝膜指的關系的等角后視圖；圖3C是圖3A-3B所示實施例中用來顯示卷筒紙擾動探測器相對于卷筒紙和防纏繞輥的關系的主視圖；圖3D是圖3A-3C所示實施例沿圖3C中3D-3D線的側剖視圖；圖4A是圖3A-3D所示實施例中顯示防纏繞輥的驅動裝置的側視圖；圖4B是圖4A所示實施例中進一步表示上載板和下載板、豎桿以及彈簧的局部剖側視圖；圖4C是沿圖4B中4C-4C線的側剖視圖；圖5是圖3A-4C所示實施例中顯示卷筒紙防纏繞輥處于與卷筒紙非嚙合的位置時的后視圖；圖6是圖3A-4C所示實施例中顯示卷筒紙防纏繞輥處于與卷筒紙相嚙合的位置時的第二后視圖；圖7是圖3A-6所示實施例中顯示該裝置出口處的剝膜指以及未接觸卷筒紙時的該剝膜指與卷筒紙防纏繞輥的關系的側剖視圖；圖8是圖3A-6所示實施例中顯示該剝膜指以及顯示該防纏繞輥嚙合卷筒紙時的該剝膜指與卷筒紙防纏繞輥的關系的第二側剖視圖；圖9是控制該裝置的結構示意圖；圖10是卷筒紙通過本發(fā)明的防纏繞系統(tǒng)時卷筒紙上產生正弦波效應(顫動)的示圖；圖11是本發(fā)明的流體桿系統(tǒng)的示圖。
圖12是本發(fā)明流體桿系統(tǒng)的局部和探測器布置成交叉形光束時的側視圖。
參閱附圖，其中相同的數(shù)字代表相同的部件，圖1所示是一件有關卷筒紙斷裂探測器的在先申請，該探測器在本領域中是用在很多印刷機組的熱定型印刷裝置中的。如圖所示，該印刷機可包括若干個印刷機組10A-10D，每個印刷機組有一個或多個用于印刷工序的橡皮壓印滾筒5，當印刷機組運行時，橡皮滾筒5將連續(xù)的卷筒紙30從位于印刷機組上游的進給裝置2開始送過印刷機組，然后穿過設置在用來完成印刷工序的印刷機組10A-10D下游的卷筒紙干燥器35和致冷設備40。
由于卷筒紙首先在干燥器中加熱和/或隨后在致冷設備中冷卻，因而在卷筒紙上產生的熱應力時常導致卷筒紙在印刷機組10A-10D下游斷裂。為了控制印刷過程，可以在系統(tǒng)的不同位置設置許多當卷筒紙30斷裂時用于探測的卷筒紙斷裂探測器15。相似的卷筒紙斷裂探測器25可以設置在干燥器中。當卷筒紙一斷裂，通常以紅外線、光電、觸點、超聲波或其它已知原理啟動的卷筒紙斷裂探測器就會探測出卷筒紙30的斷口，并給受了影響的印刷機組10A-10D送去停機信號。如上所述，常用的印刷機組通常運轉速度在1000-3000英尺/分范圍內，因此任何印刷機組都需要6-10秒或更長時間來停機。
于是，當卷筒紙斷裂時出現(xiàn)了危險，即印刷機組10A-10D減速停機時，從進給設備2出來并且穿過印刷機組10A-10D的斷裂的卷筒紙30將反向穿過印刷機組并纏繞一個或多個橡皮滾筒5，因而對受了影響的印刷機組內的橡皮滾筒5產生了潛在的制動或破壞性影響。
在防止上述有害影響的試驗中，圖1所示的是一個這樣的試驗，即，其中必須設置許多通常位于第一印刷機組10A之前和在與干燥器35相鄰的最后一個印刷機組10D之后的卷筒紙切斷設備20。當探測出斷裂時，該卷筒紙切斷設備將切斷卷筒紙30以縮短由于印刷機減速停機而導致的卷筒紙30向上游的印刷機組10A-10D反退的卷筒紙長度。但是，由于印刷機組10A-10D不能急停，所以橡皮滾筒5繼續(xù)減速轉動，使一定數(shù)量的斷裂的卷筒紙30仍然纏繞橡皮滾筒5，并很可能破壞有柔軟表層的橡皮滾筒。
為了克服在先試驗中遇到的上述和其它問題，圖2示出了和圖1所示相似的印刷系統(tǒng)的圖形，但是其使用了本發(fā)明的防纏繞裝置50。如上所述，由于卷筒紙斷裂通常發(fā)生在印刷機組的下游，所以防纏繞裝置50也通常設置在最后一個印刷機組10D與干燥器35之間。
從圖2中可以看到，干燥器中的卷筒紙斷裂探測器25探測出干燥器35中的卷筒紙斷裂。
但是，與已有的要求與壓印滾筒速度匹配的系統(tǒng)不同的是，當印刷機組正在減速停機時，防纏繞裝置50合攏以將卷筒紙30從印刷機組10A-10D中拖出而不需要與壓印滾筒的速度匹配。卷筒紙30被引離印刷機組并被無害地聚集在裝置50與干燥器之間的車間地板上。于是，消除了從干燥器35向上游返回的斷裂的卷筒紙30纏繞最后一個印刷機組10D或其它任何一個印刷機組中的橡皮滾筒5的可能性。
圖3A-8所示是本發(fā)明的防纏繞裝置50的最佳實施例。
參閱附圖4A-6，防纏繞裝置50包括一個由兩對對立的豎梁55A、55B構成的機架51。該機架51通過一對水平的橫梁75橫向支撐在該裝置的前端(卷筒紙入口)和尾端(卷筒紙出口)，該橫梁75的端部由螺栓或其它方式固定在所述的對立的豎梁55A、55B之間。機架51還包括兩對固定在該裝置50兩側并位于每對對立的豎梁55A、55B之間的對立側梁85A、85B。
從圖4A-6中清楚看到，該裝置50包括位于每對對立的豎梁55A、55B之間的一對上載板70A、71A和一對下載板70B、71B。該載板是用來裝載平放的防纏繞輥60A、60B的，這將在以后更具體地描述。借助于軸承或借助于本領域公知的其它裝置(未示出)來安裝和成型與豎梁55A、55B的側邊相接合的載板外沿，以使載板70A、 71A、70B、71B可以在垂直方向上沿豎梁55A、55B的縱向并在該豎梁之間滑動。
如圖4A-4C所示，設置沿豎梁移動載板70A、71A、70B、71B的機構。例如該機構可包括若干氣缸80。該裝置有四個這樣的氣缸，每個氣缸固定在橫梁75的每一端。參見圖4B和圖4C，每個氣缸包括一個由穿透了側梁85A、85B的相應的鉆孔或其它方式成型的孔導向而自由穿梭的活塞桿81。該活塞桿81的自由端與相應的上載板70A、71A或下載板70B、71B粘連或以其它方式固定連接。正如隨后所述的那樣，無論在防纏繞輥與卷筒紙嚙合的位置(圖6和圖8)還是在防纏繞輥與卷筒紙未接觸的位置(圖5和圖7)，都可以根據(jù)用戶需求調整活塞桿81的位移以改變防纏繞輥60A、60B的輥間距。決定上述輥間距的因素包括不同的印刷機的要求，如卷筒紙30的厚度和向卷筒紙施加預期的所需的張力。另外，一旦探測出卷筒紙斷裂，為了盡可能快地作出反應，活塞桿81可以預設有一個當印刷機組10A-10D正在工作時允許卷筒紙30從輥60A、60B之間通過的所必需的最小空隙(一般在1-2″范圍內)。
在卷筒紙斷裂后該裝置與卷筒紙30接觸的反應時間是重要的。該反應時間越快，卷筒紙30向上游反退而損壞橡皮滾筒5的可能性越小。根據(jù)本發(fā)明，設置跳躍啟動反應時間機構以縮短從卷筒紙斷裂到防纏繞輥與卷筒紙接觸的時間。具體而言，可以設置一個“跳躍啟動”彈簧機構以幫助氣缸80盡可能快地移動載板70A、70B、71A、71B并進而將輥60A、60B推至與卷筒紙嚙合的位置。
如圖4A-4C所示，一對豎桿91在各自端部與每個側梁85A、85B垂直連接。參見圖4B，豎桿91穿過裝在上載板70A、71A和下載板70B、71B的每個角部的相應的軸承200并由該軸承200裝載，隨后該豎桿完全地穿過，并且通過那些穿過上載板70A、71A和下載板71B、70B的相應的鉆孔或用其它方式成型的孔而被自由滑動地導向定位。如圖4A-4C所示，彈簧90A旋繞每個豎桿91并且被夾在側梁85A(或85B)和相應的上載板70A、71A(或下載板71B、70B)之間。為了克服下載板70B、71B的重力，可設置一個旋繞下面這對氣缸80的每個活塞桿81的彈簧90B，并且該彈簧以相似的方式定位。所述彈簧幫助氣缸80沿著豎桿91和相鄰的豎梁55A、55B移動載板70A、71A、70B、71B。通常，彈簧90A的彈性系數(shù)是在68.53lb/in范圍，而彈簧90B比較不易彎曲，其彈性系數(shù)大約是246lb/in，這樣克服了當活塞桿被推向與卷筒紙嚙合的位置時活塞桿81施加給彈簧的動抗力。
這樣，彈簧90A、90B始終將上下載板推向工作位置，因而在卷筒紙斷裂探測器機構觸發(fā)而對氣缸啟動充氣前，彈簧導致了位移。
如上所述，從圖5-8中明顯看到，該裝置有卷筒紙防纏繞輥60A、60B，它們分別旋轉地安裝在相應的上載板70A、71A和下載板70B、71B之間。該防纏繞輥60A、60B可由任何合適的材料如鋼、鋁、銅或同類材料機加工或以其它方式成型。為了對卷筒紙產生一個正向的力甚至是牽引力，輥60A、60B的輥身長度最好是14英寸左右，比該裝置設計使用的卷筒紙30寬度大一些。
如圖5、6所示，輥60A的端部61A、61B通過軸承或類似物(未示出)轉動連接于相應的載板70A、71A，端部61B超出載板71A的寬度。防纏繞輥60B的端部62A、62B相對下載板70B、71B有相似的結構，一端62B超出載板71B的寬度。
如圖所示，防纏繞輥包括許多卷筒紙嚙合卡環(huán)65A、65B，以便當卷筒紙通過該裝置時實施夾持卷筒紙動作。如圖所示，嚙合卡環(huán)沿相應的輥60A、60B的長度均勻地間隔設置?？ōh(huán)65A、65B最好由橡皮制成，其硬度值是50durometer?？ōh(huán)65A、65B通過合適的機械連接方式如舌與槽配合或壓入配合而固定連接于防纏繞輥，或用傳統(tǒng)的粘結技術將其粘在防纏繞輥上。相鄰的卡環(huán)65A(或65B)最好彼此間隔1.5″--2″以確保相鄰卡環(huán)間有足夠的空隙或距離(見尺寸“X”，圖6)。
根據(jù)本發(fā)明，設置用于沿運行的卷筒紙寬度在預定的所選擇的位置上嚙合運動著的已印刷的卷筒紙的機構。
該嚙合機構以線接觸方式在預定的所選擇的位置上沿縱向(即沿卷筒紙長度方向)嚙合卷筒紙，因而施加足夠大的牽引力將卷筒紙30從印刷機組10A-10D中拖出來并穿過該輥。線接觸相對于面接觸的優(yōu)勢在于，可以產生打滑進而防止了那種導致卷筒紙斷裂的過大的張力。由于輥上有彈性覆蓋物，所以輥可以調整，這樣線(有時稱“條”)接觸程度可以由淺至深。在另一種情況下，該嚙合機構可以通過精確校準輥的凸凹之處而以面接觸方式嚙合卷筒紙。
正如實施例中所示，卡環(huán)65A、65B交錯排列。也就是說，設置卡環(huán)65A并不直接對準卡環(huán)65B；而是當防纏繞輥60A、60B位于嚙合位置(見圖6和圖8)時，所設置的卡環(huán)65A處于在相鄰的卡環(huán)65B之間形成的空間(尺寸“X”)內嵌接的位置。這種交錯布置使得防纏繞輥60A、60B以咬合方式線接觸(而不是面接觸)地“咬住”并嚙合卷筒紙。
最后，每對嵌接卡環(huán)65A/65B最好不與卷筒紙直接表面接觸。換言之，如上所述，最好當氣缸80啟動時，活塞桿81伸出而與防纏繞輥60A、60B結合，產生一個位于每對對置的嵌接卡環(huán)65A/65B之間的沿45度角斜線的大約1/8″-3/8″的空隙(見尺寸“Y”，圖6)。接著，處于嚙合位置(圖6)的防纏繞輥60A、60B在所選擇的預定位置沿該對角線線接觸地嚙合卷筒紙30，因此卷筒紙30在防纏繞輥間被“咬住”并以大致的矩形正弦波橫截面被拉過輥60A、60B。由于每對對置嵌接卡環(huán)65A/65B之間存在空隙(見尺寸“Y”)，所以卷筒紙30可以從防纏繞輥60A、60B之間自由通過。由于輥在卷筒紙上嵌接，所以輥可以在卷筒紙上施加足夠大的牽引力而不會給卷筒紙帶來過大的張力或在輥60A、60B之間產生切斷點。當張力過大時，卷筒紙相對輥發(fā)生打滑，因而減小了張力。
如圖4A-6所示，該裝置包括防纏繞輥60A、60B的驅動機構。例如，一個輥驅動馬達100可以連接在固定于機架51一側的板101上。一對皮帶輪95A、95B固定在防纏繞輥60A、60B的相應的伸出部分61B、62B上。一個安裝在馬達100的輸出軸上的皮帶輪110通過一個傳送帶105而將轉動力傳給防纏繞輥。一對惰輪115旋轉固定在側梁85A、85B上，并結合傳送帶105而使馬達100的動力傳輸平穩(wěn)。
另外，可設置一個當輥60A、60B帶著各自的載板70A、70B、71A、71B上下移動時能自動調整傳送帶105上的張力的張緊皮帶輪120。如圖4A和圖5所示，張緊皮帶輪120旋轉固定在其自身也是旋轉固定在橫梁55B上的吊臂125上。吊臂125通過彈簧130而偏轉。當輥60A、60B的垂直位置變化時，傳送帶105的延伸長度改變了，因而傳送帶向輪120施加徑向拉緊力或徑向松弛力；由此，吊臂125補償了上述這一長度變化，并且為了保持合適的傳送帶105的張力，通過彈簧130，吊臂125適當?shù)刈詣拥匾皂槙r針或逆時針偏轉。
如上所述，防纏繞輥60A、60B的速度設置得稍微高于印刷機組10A-10D的運行速度。通常防纏繞輥60A、60B的表面速度設置得比印刷機組10A-10D的工作速度快25％-50％或更快一些，以保證一旦卷筒紙斷裂，防纏繞輥60A、60B對從印刷機組出來的卷筒紙施加正向的足夠的牽引力。最后，馬達100的輸出速率能夠由系統(tǒng)控制裝置150來控制并且馬達能夠連接到印刷機上的觸覺測驗器160上，例如該測驗器自身觸連到最后一個印刷機組10D上。當印刷機組10D的速度變化時，觸覺測驗器160將合適的信號發(fā)送給控制裝置150以調整馬達100的輸出速率，并進而調整防纏繞輥的運行速度以保證防纏繞輥始終以高于印刷機組的速度轉動。在一個實施例中，一旦探測出卷筒紙斷裂，系統(tǒng)控制裝置150調整與防纏繞輥有關的邏輯環(huán)路，使它不再跟蹤探測印刷速度，而是力圖將防纏繞輥上的力矩增到最大。有利的是，防纏繞輥60A、60B的交錯、間隔結構以及防纏繞輥的速度大于印刷機組10A-10D的運行速度保證了當印刷機組減速而輥60A、60B沒有對卷筒紙施加任何張力或拉力時，有足夠的、正向的牽引力作用于卷筒紙。
換言之，本領域技術人員將認識到該系統(tǒng)的特點是，防纏繞輥60A、60B以高于印刷機組10A-10D的最大運行速度的不變的固定速度旋轉。因而，該系統(tǒng)和/或馬達100一般可以設計成例如以在不同程度上(25％-50％)高于印刷機組10A-10D最大速度的不變速度運轉防纏繞輥。這樣，該系統(tǒng)將保證防纏繞輥60A、60B總是以高于印刷機組10A-D的速度工作，因此不需要用觸覺測驗器160監(jiān)視印刷速度和/或消除了觸覺測驗器160可能遇到的附帶問題，以及消除了與系統(tǒng)控制裝置150的連接問題或控制裝置150自身失效或產生故障的問題。
在當今的某種印刷過程中，印刷速度增至3000英尺/分左右或可能更高。在如此高速下隨之而來的問題是，卷筒紙一旦斷裂，橡皮滾筒更可能遭受斷裂卷筒紙的纏繞所導致的破壞。對于上述較高的印刷速度，本發(fā)明采取了特殊手段，即設置用來防止卷筒紙纏繞防纏繞輥的剝膜指機構。具體而言，該剝膜件或刀件包括許多刀型剝膜指140A、140B(見圖3A和3B)。
圖7和圖8示出了帶有許多所述的固定在裝置出口處的剝膜指140A、140B的、處于嚙合和非嚙合位置的防纏繞輥。剝膜指140A、140B用來防止斷裂的卷筒紙30向上游反穿過該裝置50以及防止纏繞和堵塞住防纏繞輥60A、60B。如圖所示，剝膜指140A、140B包括傾斜件141A、141B，該部件插入到成型于或以其他方式確定于相鄰卷筒紙嚙合卡環(huán)65A和65B之間的空間中。當處于嚙合位置時(圖8)，插入件141A、141B的位置稍高于輥60A、60B的表面而不干擾輥的轉動。剝膜指140A、140B防止卷筒紙30纏繞防纏繞輥并且當印刷機組10A-10D減速停機時，剝膜指140A、140B將卷筒紙引向車間地板(見圖2)而安全聚集起來。
該裝置進一步包括用于探測卷筒紙在印刷機組下游的斷裂的探測裝置。該探測裝置包括探測卷筒紙30上的卷邊或皺邊或其他損傷的機構，這些損傷通常是由發(fā)生在印刷機組下游的斷裂造成的或這些損傷是斷裂的先兆。通過探測這些顯示器所示的損傷，該裝置的反應時間顯著加快。
參見圖3C和圖3D，卷筒紙?zhí)絺b置201包括一套安置在該裝置50前入口處的用于卷筒紙損傷的發(fā)送器/接收器組205A/205B。具體而言，發(fā)送器/接收器組例如可以由紅外線或可見光啟動，又例如可能包括一個由日本大阪的帝王(Keyence)公司和美國新澤西的費爾勞恩(Fair Lawn)公司制造和銷售的PZ-51L型紅外線式探測器。如圖所示，一個發(fā)送器/探測器組205A/205B安置在卷筒紙30上方，另一個發(fā)送器/接收器組205A/205B安在卷筒紙30下方。所有的發(fā)送器/探測器組與系統(tǒng)控制裝置150連接。如圖所示，每個發(fā)送器205A向相應的接收器205B在垂直和平行于卷筒紙30平面的方向上射出光束。
如上所述，卷筒紙斷裂經常導致在卷筒紙30長度上產生卷邊或皺邊。卷邊或皺邊垂直升高而阻斷了卷筒紙運行的水平面。可以通過所述的這一垂直變化來探測卷筒紙斷裂的起點，并加快防纏繞輥60A、60B的啟動時間。
如圖所示，例如每組卷筒紙?zhí)絺?05A/205B可以設置在卷筒紙30的上方和下方距卷筒紙30的表面3/8″處。這就允許當卷筒紙30處于正常運行而沒有發(fā)生斷裂時通常遇到的顫動或垂直位移。但是，一旦卷筒紙斷裂或在斷裂發(fā)生前(圖2)，斷裂導致的卷邊或皺邊將導致表面的卷筒紙30全部或部分阻斷由設置在卷筒紙上方或下方的相應的卷筒紙?zhí)絺鹘M205A/205B限定的平面。從發(fā)送器205A送出至接收器205B的紅外線信號被阻斷，接收器205B發(fā)送的信號被送到系統(tǒng)控制裝置150以開始裝置50的啟動。同時，信號被送到印刷機組停機環(huán)路(見圖9)以關閉印刷機組10A-10D。
參見圖10和圖11，以參數(shù)300代表的防纏繞裝置有一個流體桿系統(tǒng)。防纏繞裝置300可以包括全文提及的部件?？傮w而言，該流體桿系統(tǒng)是用來加強對卷筒紙305的卷筒紙斷裂的探測的。如圖10所示，印刷機工作時，卷筒紙305顫動形成了正弦波。
流體桿系統(tǒng)通常包括一個入口流體桿310、一個出口流體桿320、一個排氣桿330和一個探測器裝置340，以下將具體地一一描述。
繼續(xù)看圖11，入口流體桿310與風扇350連接，因而強制空氣或其他流體流過入口流體桿310的空心室355而在箭頭所示的出口360、370方向從兩個出口360、370噴出?？諝獗粡娭频貜某隹?60、370噴射向卷筒紙305。參見圖12，入口流體桿最好是在卷筒紙305寬度上分布的伸長的管。出口360、370最好沿入口流體桿310的長度分布。在入口流體桿310的側壁380和頂部390之間形成出口360、370。
與此相類似，出口流體桿320與風扇400協(xié)同作用，因而強制空氣或其他流體流過出口流體桿320的空心室405而在箭頭所示出口410、420方向從兩個出口410、420噴出。不用分置的風扇400時，出口流體桿320可與風扇350連接，以保證從出口流體桿320流出的空氣流與從入口流體桿310流出的空氣流相等?？諝獗粡娭频貜某隹?10、420噴射向卷筒紙305。和入口流體桿310相同的是，出口流體桿320最好是在卷筒紙305寬度上分布的伸長的管。出口410、420最好沿出口流體桿320的長度分布。在出口流體桿320的側壁430和頂部440之間形成出口410、420。由于入口流體桿310增強了卷筒紙一側的壓力，出口流體桿320用來平衡該卷筒紙另一側上的壓力。
雖然可以理解風扇可以有不同的功率，但是風扇350、400最好是一馬力的吹風機。在最佳實施例中，風扇350、400是1馬力、3450rpm的Dayton吹風機#4C108型。
排氣桿330最好安在出口流體桿320上。排氣桿330與空氣供給站(或其他形式的流體供給站)連接，最好在80-100psi范圍內，強制空氣(或其他流體)由出口460噴向卷筒紙305。排氣桿330最好沿出口流體桿320的長度分布。
參見圖10-12，所示為本發(fā)明的探測器裝置340。探測器裝置340最好包括四個光學探測器450、460、470、480，盡管可以理解也能使用其他數(shù)目的探測器。最好這四個光學探測器是由日本大阪的帝王公司和美國新澤西的費爾勞恩公司制造和銷售的PZ-51L型紅外線型探測器，盡管可以理解它們可以是其他類型的探測器。探測器裝置340安在入口流體桿310的相對端，而卷筒紙305位于它們之間。光學探測器450、460、470、480是這樣布置的，即，使探測器發(fā)出的兩束光(圖12中以點劃線表示)形成交叉以保證當卷筒紙305斷裂時，斷裂的卷筒紙將完全阻斷兩束光之一的光束，從而觸發(fā)本發(fā)明的防纏繞裝置和本發(fā)明的排氣桿330。
以下將參照附圖解釋該裝置如何工作。當探傷器組205A/205B探測出卷筒紙30斷裂(見圖2)時，如上所述，該探測器發(fā)信號給系統(tǒng)控制裝置150以啟動印刷機組停機環(huán)路(圖9)以使印刷機組10A-10D停機。同時，該控制裝置將啟動防纏繞裝置50工作以嚙合卷筒紙30并將該卷筒紙從最后一個印刷機組10D中拖出，從而防止了斷裂的卷筒紙30纏繞橡皮滾筒5。
剛啟動時，該系統(tǒng)控制裝置在該裝置(圖9)附近的接線盒處啟動螺線管，將空氣供給相應氣缸80以使活塞桿81從其非嚙合位置(圖5和圖7)移向其嚙合位置(圖6和圖8)?；钊麠U剛嚙合，彈簧90A、90B就如此幫助活塞桿，上彈簧90A下壓載板70A、71A，下彈簧90A、90B上推載板70B、71B。這樣，加快了載板的嚙合動作而使防纏繞輥60A、60B躍升而與卷筒紙30快速嚙合。活塞桿81在全程內快速穿過而使輥60A、60B嵌入其最終的嚙合位置(圖8)。當防纏繞輥60A、60B的轉動速度已經高于印刷速度時，立即將牽引力施加到卷筒紙上而此時印刷機組在減速。進一步的有利之處在于，由于防纏繞輥的轉動比橡皮滾筒快，因此當卷筒紙在斷裂后開始松弛時，在該裝置啟動前，防纏繞輥將松弛的紙張拖出來。因此，卷筒紙30能從最后一個印刷機組10D中被牽引出來并被安全地引向干燥器35前的地板上。
至于本發(fā)明的流體桿系統(tǒng)，入口流體桿310和出口流體桿320將空氣(或其他流體)吹向卷筒紙305以平衡卷筒紙運行時其上的氣壓。在一個理想的系統(tǒng)中，卷筒紙305沿一個直面(如圖11所示的水平軸)運動。但實際上，運動的卷筒紙305不停地顫動，這導致卷筒紙305上產生正弦波。所述正弦波如圖10所示。這樣的顫動可能導致卷筒紙305觸發(fā)光學探測器，即使在卷筒紙未斷裂的情況下也是如此。因此，光學探測器可能錯誤地判斷出卷筒紙斷裂而發(fā)送假警報。
為了減輕上述問題，本發(fā)明的流體桿系統(tǒng)的作用在于，將探測器裝置設置得離卷筒紙更遠，而同時增強系統(tǒng)對卷筒紙斷裂的探測能力。特別是在本發(fā)明的系統(tǒng)中，探測器裝置340被移至顫動區(qū)(即使在卷筒紙未斷裂時也產生顫動的區(qū)域)外而加快系統(tǒng)探測卷筒紙斷裂的探測速度。輥60A、60B最好相距1英寸距離。因此，原則上探測器裝置設置在上述1英寸區(qū)外。但是，根據(jù)所使用的印刷機類型、所使用的墨水型號、卷筒紙張力和其他因素，顫動區(qū)可以更寬。這時，探測器裝置340與所述水平軸之間的距離取決于上述這些特殊變化。
卷筒紙一旦斷裂，該卷筒紙即失去張力。張力的消失使入口流體桿310將斷裂的卷筒紙305吹向探測器裝置340，因而縮短了斷裂的卷筒紙觸發(fā)探測器的額定時間。于是，同時進行(1)升高探測器裝置，使其處于顫動區(qū)之外；(2)使用設置在探測器另一側的流體桿(該流體桿相對探測器在卷筒紙的另一側)，本發(fā)明同時減少了假警報而加快了系統(tǒng)探測卷筒紙的斷裂的速度。
入口流體桿和出口流體桿310、320最好只在印刷機以最大印刷速度或比最大印刷速度快5％的速度運行時才工作。低于5％時，最好關閉入口流體桿和出口流體桿310、320。
為了進一步加強對卷筒紙斷裂的探測，本發(fā)明的系統(tǒng)使用了有兩個交叉光束的探測器裝置。通常，光學探測器可能產生0.25-0.75英寸寬的光束。如果光束平行于卷筒紙，則卷筒紙一旦斷裂，卷筒紙就將在光束中顫動。但是，除非斷裂的卷筒紙完全阻斷光束，探測器不會探測出卷筒紙斷裂。于是，僅橫穿(但未阻斷)光束的已斷裂的卷筒紙仍未被探測出來。為了提高對卷筒紙斷裂的探測能力，本發(fā)明的交叉光束探測器裝置提高了系統(tǒng)探測卷筒紙斷裂的能力。通過如此對角設置光束，斷裂的卷筒紙更可能完全切斷其中一個光束，因而使系統(tǒng)更快地探測出卷筒紙斷裂。
在使用防纏繞裝置以保持斷裂的卷筒紙上的張力時，排氣桿330有效地將斷裂的卷筒紙引向防纏繞裝置的基板上。在最經濟的布局中，干燥器必須相對防纏繞裝置就近安放。在一種經濟的布局中，干燥器可能需要安放在離防纏繞裝置9.5英寸的地方。在沒有排氣桿330時，斷裂的卷筒紙將被引向干燥器表面，導致卷筒紙在干燥器與防纏繞裝置之間聚集。經過一段時間后，積累的卷筒紙聚集部分可能最終使防纏繞裝置的輥和馬達過度疲勞，因而輥減速，或在極端情況下輥停轉。因此，排氣桿330最大限度地利用了干燥器和防纏繞裝置之間的空間，這樣，斷裂的卷筒紙聚集在印刷車間的地板上。
很明顯，在沒有離開從屬權利要求的范圍和主旨的情況下可以設想出本發(fā)明的其他形式和進一步的結構，應當理解的是本發(fā)明不限于說明書中所述的實施例。
權利要求
1.用于防止斷裂的卷筒紙纏繞印刷機滾筒的防纏繞裝置，包括一個帶有能接收卷筒紙的空間的機架，該空間確定了卷筒紙的運行路線及該空間有一個水平軸；一個與該機架相連的旋轉安置的輥；一個與該輥和機架相連的啟動器，該啟動器有與該輥相連而將該輥從非嚙合位置移至嚙合位置的啟動機構，在所述的嚙合位置該輥與斷裂的卷筒紙相嚙合；與該機架相連的第一流體桿；與該機架相連的第二流體桿，該第一流體桿和第二流體桿設置在該機架的水平軸的相對的兩側以將氣流吹向該水平軸；和一個與該機架相連的、設置在該機架水平軸的與第一流體桿相對的一側上的卷筒紙?zhí)綔y器，該卷筒紙?zhí)綔y器設置在該卷筒紙顫動區(qū)外。
2.如權利要求1所述的防纏繞裝置，其特征在于，該機架有一個入口端和一個出口端；該第一流體桿設置在入口端而該第二流體桿設置在出口端。
3.如權利要求2所述的防纏繞裝置，其特征在于，該探測器設置在該機架的入口端。
4.如權利要求3所述的防纏繞裝置，其特征在于，該第一流體桿的位置可以使其橫著向該水平軸吹氣，因而使沿該水平軸運行的斷裂卷筒紙向該卷筒紙斷裂探測器偏轉。
5.如權利要求1所述的防纏繞裝置，其特征在于，該水平軸是水平面的一部分，該第一和第二流體桿有將氣流吹向該水平面的相對側的延伸的出口。
6.如權利要求5所述的防纏繞裝置，進一步包括一個設置在該機架出口側的排氣桿，該第一流體桿和該排氣桿設置在該水平面的相對的兩側，該排氣桿的位置使其可以橫著向該水平面噴射氣流以將斷裂的卷筒紙引向該機架所處的基面。
7.如權利要求1所述的防纏繞裝置，其特征在于，該卷筒紙斷裂探測器包括四個布置成可以發(fā)射兩束呈交叉形的光束的探測元件。
8.一種探測印刷機中卷筒紙斷裂的方法，包括(a)在該卷筒紙的顫動區(qū)外設置一個探測元件；(b)向該卷筒紙一側吹氣以將其推向該探測元件；(c)向該卷筒紙另一側吹氣；(d)探測該卷筒紙中的過度顫動。
9.如權利要求8所述的探測方法，其特征在于，步驟(d)包括在由探測裝置噴射出的光束中探測卷筒紙的斷裂。
10.如權利要求9所述的探測方法，其特征在于，步驟(d)進一步包括在交叉形光束中探測卷筒紙的斷裂。
11.一種當卷筒紙斷裂時防止損壞印刷機的方法，包括當該卷筒紙斷裂后繼續(xù)保持卷筒紙中的張力；向該印刷機下游的該卷筒紙由上向下地吹氣以將該卷筒紙吹向該印刷機所處的基板。
12.一種當卷筒紙斷裂時防止損壞印刷機的裝置，包括一個卷筒紙張緊裝置；和一個設置在該卷筒紙張緊裝置下游的排氣桿。
13.一種當卷筒紙斷裂時防止損壞印刷機的裝置，包括斷裂的卷筒紙的張緊機構；和由上向下地向該斷裂的卷筒紙吹氣以迫使該斷裂的卷筒紙向下的機構。
全文摘要
一種防止斷裂的卷筒紙纏繞或堵塞印刷機組中的橡皮滾筒的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法包括一個位于印刷機組下游的、用來保持斷裂的卷筒紙中的張力并將卷筒紙從印刷機組中拉出的卷筒紙張緊裝置。該裝置包括許多用來探測卷筒紙的卷邊、皺邊或其它標志著卷筒紙斷裂的損傷的卷筒紙?zhí)絺鳌?br> 文檔編號B65H43/08GK1148545SQ9611043
公開日1997年4月30日 申請日期1996年5月3日 優(yōu)先權日1995年5月4日
發(fā)明者R·卡蘭, M·格雷戈里, S·德倫斯基 申請人:包德溫卷筒紙控制公司(包德溫圖形系統(tǒng)公司子公司)